Manufactura Digital en 3D

Nissan Motorsports Australia utiliza Ia Impresión 3D para acelerar el rendimiento de sus autos.

February 23, 2018

Hacemos todo tipo de trabajos de impresión 3D: modelado de conceptos, verificación, creación de prototipos, pero la fabricación digital directa de piezas de uso final es la mayor oportunidad

Joe Carmody se enorgullece de todo el trabajo de impresión 3D de su empresa para Nissan Motorsports (NISMO), pero su mayor pasión es la fabricación digital directa de piezas que a veces van desde el concepto hasta la pista de carreras en una semana. Está allí, literalmente, donde la goma se encuentra con la carretera.

 

La fabricación digital directa, también llamada fabricación aditiva, es el proceso de impresión 3D de una parte activa capa por capa directamente desde un archivo digital.

 

"Realizamos todo tipo de trabajos de impresión 3D: modelado de conceptos, verificación, creación de prototipos, pero la fabricación digital directa de piezas de uso final es la mayor oportunidad", afirma Carmody, presidente de evok3d, co-alojado en las instalaciones de NISMO NISMO en el exterior. Melbourne, Australia.

 

evok3d produce sus piezas personalizadas para Nissan utilizando varias impresoras 3D, incluyendo un 3D Systems ProJet 660Pro para trabajos conceptuales y de prototipos y fabricación de aditivos plásticos ProJet MJP y sistemas SLS industriales para piezas funcionales de alta precisión que demuestran su valía en la serie V8 Supercar Championship . La serie de regatas australiana de 15 rondas comprende dos tipos de carreras: sprint y resistencia, que brindan un conjunto diverso de desafíos para los competidores.

 

Cerrando la brecha de experiencia

La mayor parte del trabajo ocurre en el calor del cronograma de carreras, cuando se realizan ajustes en el llamado tiempo de inactividad entre carreras, que puede ser desde una semana hasta cuatro semanas. No se trata solo de aumentar la velocidad, sino de mejorar continuamente la confiabilidad y descubrir cómo eliminar o reducir el mal funcionamiento, tanto humano como mecánico.

 

"La fabricación digital directa es ideal para aplicaciones de carreras, que requieren que los autos se mejoren continuamente y que los diseños de los componentes se repitan dentro de marcos de tiempo pequeños", dice Carmody.

 

Para los equipos NISMO de Nissan, la curva de aprendizaje es empinada y rápida. Nissan comenzó a competir en el V8 Supercar en 2013. Está compitiendo contra otros equipos que han competido en la serie desde su creación como el Campeonato Australiano de Turismos en 1993. Hay mucho que hacer para ponerse al día, y la impresión 3D se ve como una clave herramienta para cerrar la brecha de experiencia.

 

Solapa de Gurney en tres días

Poco después de iniciar sesión con Nissan NISMO, el equipo se enfrentó a un desafío inmediato: mejorar la aerodinámica de los autos de carrera Nissan Altima. El alerón trasero no estaba generando suficiente fuerza hacia abajo, lo que dificultaba la capacidad y la velocidad en las curvas. Los ingenieros de Nissan se pusieron a trabajar y desarrollaron lo que se conoce como una solapa de camilla: una tira pequeña y curva que se extiende desde el tronco trasero que, si se hace bien, puede mejorar dramáticamente la aerodinámica.

 

"Es una pieza compleja de geometría", dice Carmody, "con curvas compuestas que serían difíciles de fabricar con los modos tradicionales".

 

Después de recibir los archivos de diseño de Nissan, el equipo comenzó a trabajar produciendo la pieza en la impresora ProJet MJP 3D. Presentada a principios de 2013, la impresora está diseñada para producir piezas de plástico funcionales y patrones de cera de fundición de inversión para aplicaciones de diseño y fabricación de nivel profesional.

 

 

Australia's Nissan Motorsports Uses Additive Manufacturing to Rev Up Performance | 3D SystemsSolapa de camuflaje impresa en 3D para Nissan Motorsports

 

 

La solapa de la camilla se imprimió en 3D Systems VisiJet M3 Black, un plástico duradero que se ve y se siente como plástico moldeado por inyección y está diseñado para aplicaciones que requieren ajuste a presión y resistencia.

Redefiniendo el período de tiempo desde el diseño hasta la preparación para el auto de carrera, la aleta de la camioneta fue fabricada y colocada en el auto de carrera para su prueba en tres días. La nueva parte redujo el arrastre en la parte trasera del automóvil y aumentó la fuerza hacia abajo, lo que ayudó al Nissan Altimas a alcanzar las velocidades de esquina más altas de todos los automóviles en la serie V8 Supercar Championship.

Manteniendo el aire fluyendo
Poco después, el equipo puso sus habilidades de fabricación directa para trabajar en un sistema de refrigeración del conductor. La temperatura de las pistas en los locales de V8 Supercar puede llegar a los 100 grados Fahrenheit y llegar a los 150 grados dentro del auto de carreras, por lo que es fundamental que el sistema de refrigeración del conductor funcione de manera continua y confiable.

Un componente clave del sistema de enfriamiento es la alimentación de aire al casco del conductor. El sistema consta de una caja de hielo seco para enfriar el aire, un filtro para limpiar el aire, una bomba para generar flujo de aire y conductos para conducir aire frío al interior del casco del conductor.

La tarea de evok3d era construir una carcasa liviana y de una sola pieza para la bomba de aire. Puede sonar simple, pero lograr la combinación correcta de peso, funcionalidad y confiabilidad no es una tarea de ingeniería fácil.

"Sería difícil fabricar de una sola pieza utilizando procesos de fabricación substractivos o de inyección", dice Carmody, "pero pudimos apoyar los objetivos de diseño en general al crear una sola pieza utilizando el ProJet MJP con material VisiJet M3 Black que proporciona el flexibilidad y fuerza requeridas para una parte de producción ".

 

Australia's Nissan Motorsports Uses Additive Manufacturing to Rev Up Performance | 3D Systems Carcasa de ventilador impresa SLS para autos de carreras NISMO

 

Otro proyecto dentro del automóvil involucró una carcasa de ventilador con un interruptor de paleta integrado que permite al conductor controlar manualmente el flujo de aire entre su pie y el parabrisas si está lloviendo. El conjunto se imprimió en una máquina SLS de alta definición en material DuraForm con todas las piezas móviles en su lugar, excepto el motor y el ventilador. DuraForm está diseñado para generar superficies de paredes lisas y una resistencia igual o mejor que una pieza moldeada por inyección.

 

"Las tres partes han demostrado ser exitosas y actualmente están siendo utilizadas por el equipo de Nissan en la serie V8 Supercar Championship", dice Carmody.

 

Un paisaje diferente

Si bien Carmody considera que la fabricación digital directa es la mayor oportunidad para la impresión 3D, también tiene un gran valor generar piezas de pequeño volumen para modelado de conceptos, creación de prototipos y preproducción.

 

evok3d ha utilizado la impresora ProJet 660Pro para crear un molde complejo para un sistema de admisión de aire y el maestro de una cubierta de cambio de fibra de carbono que ayuda a evitar que los conductores accidentalmente pongan en marcha el auto de carrera durante los cambios de conductor en las carreras de resistencia.

 

Carmody cree que muchos de los prototipos que evok3d ahora crea finalmente se imprimirán como piezas de producción a medida que los costos continúen en espiral hacia abajo y se adopten nuevas técnicas de diseño.

 

"Diseñar para piezas impresas en 3D presenta un panorama completamente diferente para los ingenieros que han diseñado para la fabricación tradicional", dice. "Pero es muy valioso poder unificar piezas, eliminar el ensamblaje, reducir el peso y aumentar la eficiencia mediante la impresión 3D. La fabricación digital directa le permite colocar el material exactamente donde lo desea para obtener el máximo rendimiento y confiabilidad".

 

Si los resultados de los equipos de carreras Nissan Altima V8 Supercar son una indicación, el movimiento hacia la fabricación digital directa continuará cobrando impulso. Solo en la segunda temporada del circuito, los equipos de Nissan desmienten su relativa inexperiencia, con dos de ellos entre los 10 primeros en la clasificación.

 

El éxito de la vía rápida no es sorprendente para Joe Carmody. Él le dirá que lo mejor está por venir tanto para la fabricación digital directa como para los equipos V8 Supercar de Nissan NISMO.

 

 

Australia's Nissan Motorsports Uses Additive Manufacturing to Rev Up Performance | 3D SystemsPieza de bomba de uso final impresa en 3D de la impresora ProJet MJP 3D

 

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